Actividad N° 1
Determinar el disipador adecuado para que el transistor BD135 pueda disipar 5 W sin sufrir desbocamiento térmico.
Datos y resolución
TJ = 150°
Ta = 50°c
RTJC = 3°C/W
RTCD = 1,5°C/W
Pd = 5W
RTDA = ((TJ - TA) / PD) RTJC -RTCD = ((150 - 50)°C / 5W) - 3 - 1.5 °C/W
RTDA = (20 -3 - 1.5) °C/W = 15,5 °C/W
Actividad° 2
Calcular la máxima potencia que pueda disispar el transistor TIP41, si utilizamos un disipador con una Rtda = 50 °C.
Datos y resolución
TJ = 150°
Ta = 50°c
RTJC = 4.5°C/W
RTCD = 1.3°C/W
RTDA = 50°C/W
PD = (TJ - TA) / (RTDA + RTJC + RTCD) = (150 - 50) / (50 + 4.2 + 1.3) = 100/54 W
PD = 1.83 W
Actividad 3
Determinar el disipador adecuado para que el transistor TIP107 pueda disipar 10 W sin sufrir desbocamiento térmico.
Datos y resolución
TJ = 150°
Ta = 50°c
RTJC = 1.5°C/W
RTCD = 1.3°C/W
PD = 10 W
RTDA = ((TJ - TA) / PD) - RTJC - RTCD = ((150° - 50)°C / 10W) - 1.5 - 1.3 =>
(100 / 10 - 2.8)°C/W
RTDA = 7.2 °C/W
Activada 4
Calcular la máxima potencia que pueda disipar el transistor BD136, si utilizamos un disipador con una Rtda = 30 °C/W.
Datos y resolución
TJ = 150°
TA = 50°c
RTJC = 4.5°C/W
RTCD = 1.3°C/W
RTDA = 50°C/W
PD = (TJ - TA) / ( RTDA + RTJC + RTCD) = (150 - 50) / (30 + 15 + 1.5) = 100 / 46.5 W
PD = 2.15 W
Actividad 5
Un amplificador de potencia tiene oomo transistor de salida un 2N3055. Calcular la resistencia térmica del disipador, sabiendo que dicho transistor tiene que disipar 25 W y que por problemas de diseño no puede superar el mismo 80 mm de longitud por necesidades de montaje.
Datos y resolución
TJ = 200°
TA = 50°c
RTJC = 0.8°C/W
RTCD = 0.4°C/w
PD = 25 W
RTDA = ((TJ - TA) / PD) - RTJA - RTCD = (150/25 - 0.8 - 0.4)° C/W = (6 - 0.8 - 0.4)°C/W
RTDA = 4.8°C/W
Modelo del disipador utlizado: 6325 ZD - 9
RTDA = 3.8°C/W
Actividad 6
Calcular la máxima potencia que puede disipar un transistor 2N1711 a una temperatura ambiente de 40 °C suponiendo que el montaje del mismo se realizó:
a) Sin disipador
b) Con un disipador que tiene Rtda = 1,5 °C/W.
a) Datos y resolución
TJ = 175°
TA = 40°c
RTJA = 220°C/W
PD = (TJ - TA) / RTJA = (175 - 40) / 220 = 135 / 220 =
PD = 614 mW
b) Datos y resolución
RTJC = 60° C/W
RTCD = 1 °C/W
RTDA = 1.5 °C/W
PD = (TJ - TA) / (RTDA + RTJC + RTCD) = (175 - 40) / (1.5 + 60 + 1) = 135 / 62.5 W
PD = 2.16 W
Actividad 7
Un amplificador clase A, cuyo circuito se indica a continuación.
Utilizando el software aplicado se le determinara las principales características: La impedancia de entrada y de salida, la ganancia de tension y de potencia, el ancho de banda y la distorsión.
a) Calcular la impedancia de salida
La impedancia de salida en este circuito es de 1k5 sin que recorte la señal, obteniedo asi la maxima amplificacion posible
b) Calcular la impedancia de entrada.
Repetimos todos los pasos anteriores, tomamos nota de la tensión de salida, desconectando el potenciómetro.
La impedancia de salida en este circuito es de 4k3 sin que recorte la señal, obteniedo asi la maxima amplificacion posible
c) Medición de la ganancia de tensión del amplificador.
Rojo: Entrada
Amarillo: Salida
Vop = 1.2 Vp
Vorms = Vop / 1.41 = 12Vp / 1.41 = 0.85 Vrms
Vip = 0.95 Vp
Virms = Vip / 1.41 = 0.95Vp / 1.41 = 0.67 Vrms
Entrada
dBm = 20 log 0.67 / 0.775 + 10 log 600 / 4300
dBm = -1.26 + (- 8.55)
dBm1 = - 9.82
Salida
dBm = 20 log 0.85 / 0.775 + 10 log 600 / 1500
dBm = 0.8 + (- 3.98)
dBm2 = - 3.17
G = dBm2 - dBm1 => - 3.17 - (- 9.82) = 6.65 dB
d)Medición de la potencia de salida del amplificador.
e)Ensayo de la respuesta en frecuencia del amplificador:
Frecuencia de corte superior
Recuadro verde = frecuencia de corte superior: 97.2087 KHz
Recuadro rojo = Caida de 3 dB: -0.6
Recuadro azul = ganancia dentro del ancho de banda: 2.4177
Frecuencia de corte Inferior
Recuadro verde = frecuencia de corte superior: 46.9257 Hz
Recuadro rojo = Caida de 3 dB: -0.6
Recuadro azul = ganancia dentro del ancho de banda: 2.4177
Cambio de fase:
Recuadro rojo 1 = Frecuencia de corte inferior: 46.9257
Recuadro rojo 2 = Frecuencia de corte superior: 96.8770 KHz
f) Determinación de la distorsión por diversos métodos.
Grafica del Espectro
Cuadro de espesificaciones:
g) Partiendo de las mediciones y cálculos de los parámetros determinados en el circuito elabore una tabla de todas las características técnicas de la etapa.
Actividad 8
a) Características del transistor utilizado:
Transistor utilizado: 2N6036
Estructura del transistor: PNP
Maxima potencia disipada en continua por el colector(Pc): 40w
Limite de VCb: 60v
Limite de VCe: 60v
Maxima corriente de colector: 4A
Tj: 150ºC
Encapsulado: TO126
b)Los cálculos de diseño de la etapa:
PL = 3w Vopk = 25v
Rendimiendo(n%) = (PL/Pcc) . 100
Rendimiento elegido 30%
Pcc = (PL/n%) . 100 = (3w/30%) . 100
Pcc = 10w
Pcc = Vcc . Icq = 10w
Adoptamos Vcc = 50v
Por lo tanto:
Icq = Pcc / Vcc = 200mA
Pdt max = Icq . Vceq
Adoptamos Vceq = 25v
Pdt max = 200mA . 25v
Pdt max = 5w
Calculo de RC Y RE:
Vcc - Icq . (RC+RE) - Vceq = 0
50v - 200mA.(RC+RE) - 25v = 0
25v/200mA = RC + RE
RC + RE = 125ohm
Adoptamos:
RC = 56ohm RE = 68ohm
Calculo de R1 y R2:
Adoptamos R1 = 2,7k, R2 = 1k
Vbb = (Vcc. R2) / (R1+R2)
Vbb = (50v.1k) / (2,7k+1k)
Vbb = 13,5v
Rbb = R1//R2 = 2,7k//1k
Rbb = 730ohm
Así quedaría el diseño del circuito
c) Valores del punto de funcionamiento estático.
Por los cálculos determinados en el punto anterior:
Vceq = 25v
Icq = 200mA
d)Medición del rendimiento de potencia de la etapa.
Rendimiendo(n%) = (PL/Pcc) . 100
PL= 3w
Pcc= 10w
n% = (3w / 10w) . 100
n% = 30%
e) Cálculo de disipación térmica del transistor y diseño del
disipador.
Icq = 200mA
Vceq= 25v
Pdt max = Icq . Vceq
Pdt max = 5w
Rtjc = 1,5°C/w
Rtcd = 0,8°C/w
tj = 150°C
ta = 50°C
Rtda = tj - ta - Rtjc - Rtcd
Por los cálculos determinados en el punto anterior:
Vceq = 25v
Icq = 200mA
d)Medición del rendimiento de potencia de la etapa.
Rendimiendo(n%) = (PL/Pcc) . 100
PL= 3w
Pcc= 10w
n% = (3w / 10w) . 100
n% = 30%
e) Cálculo de disipación térmica del transistor y diseño del
disipador.
Icq = 200mA
Vceq= 25v
Pdt max = Icq . Vceq
Pdt max = 5w
Rtjc = 1,5°C/w
Rtcd = 0,8°C/w
tj = 150°C
ta = 50°C
Rtda = tj - ta - Rtjc - Rtcd
Pdtmax
Rtda = 17,7°C/w
Rtda = 17,7°C/w
f) Medición de la polarización y análisis grafico del punto de funcionamiento de los transistores.
g) Análisis de la respuesta en frecuencia del sistema
h) Análisis de la distorsión armónica.
Gráfica de fourier:
Tabla de la grafica de Fourier:
Actividad 10
Redacte las conclusiones finales del TP haciendo una síntesis sobre los resultados obtenidos en el mismo.
En este Trabajo Practico se pudo observar distintos tipos de comportamientos de un amplificador con respecto a la disipación, otra de las diferiencias con las cuales estuvimos experimentando fue el ponerle o no un disipador. Obtuvimos nuevos conocimientos como el de utilizar la tabla de calculo de los disipadores, tambien como medir la distorcion armónica esto es muy importante por que es un factor impresindible en la calidad de los amplificadores.
